(57)【要約】  十分に低いガラス転移温度を有するラテックスポリマーコーティング層、低密度の石膏コア層、および低密度の石膏コア層とラテックスポリマーコーティング層との間の比較的高密度の石膏層を備えた石膏板を作製する方法、ならびにその方法によって作製される石膏板。【選択図】図２
2019527664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏板の作製方法であって、前記方法が、
内側結合表面および外側表面を有する表紙シートを用意することであって、前記表紙シートの内側結合表面が、前記表紙シートの外側表面の反対側にある、表紙シートを用意することと、
ポリマーコーティングを前記表紙シートの前記内側結合表面に塗布することであって、前記ポリマーコーティングが、水と、アクリル、スチレンアクリル、アクリル酸エステル、ビニルアクリル、塩化ビニルアクリル、スチレンアセテートアクリル、エチレン酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるラテックスポリマーと、界面活性剤とを含み、前記ラテックスポリマーが、−１０℃〜約３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、ポリマーコーティングを塗布することと、
水および硫酸カルシウム半水和物を含む比較的高密度の石膏スラリーの第１層を、直接前記表紙シートの前記ポリマーコーティングされた内側結合表面上に堆積させて、比較的高密度のスラリーの第１層を形成することであって、前記比較的高密度の石膏スラリーに接触する前記表紙シートの全ての表面が、前記ポリマーでコーティングされている、第１層を形成することと、
水、硫酸カルシウム半水和物、および空気を混合して、発泡石膏スラリーを作製することであって、混合される前記水対硫酸カルシウム半水和物の重量比が、０．２〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．７：１である、スラリーを作製することと、
前記発泡石膏スラリーを、直接比較的高密度の石膏スラリーの前記第１層に堆積させて、発泡石膏コア層を形成して、比較的高密度の石膏層の前記第１層を、前記石膏コア層と前記表紙シートの内側結合表面との間に配置することと、を含み、
前記発泡石膏スラリー中の硫酸カルシウム半水和物および前記比較的高密度の石膏スラリー中の硫酸カルシウム半水和物が、硫酸カルシウム二水和物に転化し、前記発泡石膏スラリーおよび前記比較的高密度の石膏スラリーが凝固して、前記石膏板を形成し、
前記凝固した発泡石膏スラリーから得られる発泡石膏コア層が、０．２５〜１インチの厚さおよび１５〜５５ポンド／立方フィートの密度を有し、前記凝固した発泡石膏スラリーから得られる前記発泡石膏コア層が、３０〜９０体積パーセントの全空隙体積を有し、
前記比較的高密度の石膏スラリーが、前記発泡石膏スラリーの密度よりも高い密度を有し、比較的高密度の石膏スラリーの前記第１層が、前記発泡石膏コア層よりも薄く、前記比較的高密度の石膏スラリーの凝固から得られる比較的高密度の石膏の前記凝固した第１層が、３０体積パーセント未満の全空隙体積を有し、
前記ポリマーコーティングが、比較的高密度のスラリーの前記第１層が前記ポリマーコーティングに塗布されるときに、少なくとも部分的に凝固せず、
前記ポリマーコーティングが、前記表紙シートを比較的高密度の石膏の前記凝固した第１層に付着させ、
前記ポリマーコーティングの少なくとも一部が、前記表紙シートの前記内側結合表面から前記表紙シートの一部分を通って浸透するが、比較的高密度のスラリーの前記第１層には均一には浸透せず、前記凝固した第１の比較的高密度の石膏層の厚さの少なくとも９０％には前記ポリマーコーティングの前記ポリマーが存在せず、
塗布される前記ポリマーコーティングには石膏が存在せず、前記ポリマーコーティングには炭酸カルシウムが存在せず、塗布される前記ポリマーコーティングには炭酸マグネシウムが存在せず、塗布される前記ポリマーコーティングには顔料が存在せず、塗布される前記ポリマーコーティングにはポリウレアが存在せず、塗布される前記ポリマーコーティングには無機粒子が存在しない、方法。
【請求項２】
前記ポリマーコーティングが、カーテンコーター、噴霧器、ドリップライン、および霧化装置からなる群の要素によって、前記表紙シートの前記内面に塗布される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記石膏コア材料が、３５〜８５体積パーセントの全空隙体積を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記石膏コア材料が作製された前記スラリーが、水対硫酸カルシウム半水和物の重量比が０．２〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．７：１である水と硫酸カルシウム半水和物の混合物であり、
前記板が、前記表紙シートと裏紙シートとの間で挟まれた前記石膏コアを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマーコーティングが、前記表紙シートと前記石膏コアとの間になるように前記表紙シートの内側表面全体に配設されており、前記ポリマーコーティングの少なくとも一部が、前記表紙シートの前記内側表面から前記表紙シートの一部分を通って浸透するが、前記石膏コアには浸透しない、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ラテックスポリマーが、５℃〜３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
石膏板であって、
内側結合表面および外側表面を有する表紙シートであって、前記表紙シートの内側結合表面が、前記表紙シートの外側表面の反対側にあり、
前記表紙シートが、前記表紙シートの内側結合表面全体に配設されているポリマーコーティングで処理され、前記ポリマーコーティングが、水と、アクリル、スチレンアクリル、アクリル酸エステル、ビニルアクリル、塩化ビニルアクリル、スチレンアセテートアクリル、エチレンポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるラテックスポリマーと、界面活性剤とを含み、前記ラテックスポリマーが、−１０℃〜約３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、表紙シートと、
前記ポリマーコーティングで処理された前記内側結合表面上に直接の硫酸カルシウム二水和物を含む第１の比較的高密度の石膏層と、
前記第１の比較的高密度の石膏層上に直接の発泡石膏コア層であって、前記発泡石膏コア層が、硫酸カルシウム二水和物を含み、反対側にある第１面と第２面を有する、発泡石膏コア層と、を含み、
前記第１の比較的高密度の石膏層が、前記発泡石膏コア層の前記第１の結合面と表紙シートの内側結合表面との間にあり、
前記石膏コア層が、０．２５〜１インチの厚さおよび１５〜５５ポンド／立方フィートの密度を有し、前記発泡石膏コア層が、３０〜９０体積パーセントの全空隙体積を有し、
前記第１の比較的高密度の石膏層が、前記発泡石膏コア層の密度よりも高い密度を有し、比較的高密度の石膏の前記第１層が、前記発泡石膏コア層よりも薄く、比較的高密度の石膏の前記第１層が、３０体積パーセント未満の全空隙体積を有し、
前記表紙シートが、ポリマーコーティングによって前記第１の比較的高密度の石膏層に付着し、
前記ポリマーコーティングの少なくとも一部が、前記表紙シートの前記内側結合表面から前記表紙シートの一部分を通って浸透するが、前記第１の比較的高密度の石膏層には均一には浸透せず、前記第１の比較的高密度の石膏層の厚さの少なくとも９０％には前記ポリマーコーティングの前記ポリマーが存在せず、
前記ポリマーコーティングには石膏が存在せず、前記ポリマーコーティングには炭酸カルシウムが存在せず、前記ポリマーコーティングには炭酸マグネシウムが存在せず、前記ポリマーコーティングには顔料が存在せず、前記ポリマーコーティングにはポリウレアが存在せず、前記ポリマーコーティングには無機粒子が存在しない、石膏板。
【請求項８】
前記石膏コア材料が、４５〜８０体積パーセントの全空隙体積を有し、比較的高密度の石膏の前記凝固した第１層が、１０体積％未満の全空隙体積を有する、請求項７に記載の板。
【請求項９】
前記石膏コア材料が作製された前記スラリーが、水対硫酸カルシウム半水和物の重量比が０．２〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．７：１である水と硫酸カルシウム半水和物の混合物であって、
前記板が、前記表紙シートと裏紙シートとの間ではさまれる前記石膏コアを含む、請求項７に記載の板。
【請求項１０】
前記ポリマーコーティングが、前記石膏コアから離れている前記表紙シートの外側表面全体にも配設されており、前記ポリマーコーティングの少なくとも一部が、前記表紙シートの前記外側表面から前記表紙シートの一部分を通って浸透するが、前記石膏コアには浸透しない、請求項７に記載の板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石膏板などの凝固石膏含有製品を調製するための方法および組成物、ならびにその生成方法に関する。より具体的には、本発明は、表面シートを浸透するポリマーコーティングを有するそのような凝固石膏含有製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの種類のセメント質物品では、凝固石膏（硫酸カルシウム二水和物）は、多くの場合主要構成成分である。例えば、凝固石膏は、伝統的なプラスター（例えば、プラスター表面の内部建物壁）、また建物内装壁および天井の典型的な乾式壁建築に使用される表面を有する石膏板の使用によって作成される最終製品の主要成分である。加えて、凝固石膏は、米国特許第５，３２０，６７７号に記載されているように、石膏／セルロース繊維複合板および製品の主要成分である。凝結石膏はまた、石膏板端部の間の接合部を充填し平滑にする製品にも含まれる（例えば、米国特許第３，２９７，６０１号を参照されたい）。また、正確に機械加工された模型製作および金型製作に役立つ材料などの多くの特殊材料は、多量の凝固石膏を含有する製品を生成する。典型的には、このような石膏含有セメント質製品は、セメント質スラリーを形成するのに適している、焼き石膏（硫酸カルシウムアルファまたはベータ半水和物および／または無水硫酸カルシウム）、水、および他の成分の混合物を調製することによって作製される。セメント質物品の製造では、セメント質スラリーおよび所望の添加剤は、例えば、米国特許第３，３５９，１４６号に記載されているように、多くの場合連続混合器中でブレンドされる。
【０００３】
例えば、典型的な石膏パネル製造プロセスでは、石膏板は、（通常「スタッコ」と称される）焼き石膏を水中に均一に分散させて、水性焼き石膏スラリーを形成することによって生成される。水性焼き石膏スラリーは、典型的には、スタッコおよび水および他の添加剤を、内容物を撹拌するための手段を含有する混合器に挿入することによる連続的な様式で生成され、均一な石膏スラリーを形成する。スラリーは、連続的に混合器の排出口に向けられ、その排出口を通って、混合器の排出口に接続された排出導管に向けられる。水性発泡体は、水性焼き石膏スラリーと混合器内および／または排出導管内で混合することができる。スラリーの流れは、排出導管を通過し、そこから成形テーブルによって支持されるカバーシート材料の移動ウェブ上に連続的に堆積される。
【０００４】
スラリーを前進ウェブ上に広げることができる。カバーシート材料の第２のウェブが適用されてスラリーを覆い、従来の成形ステーションなどでの成形に付される連続壁板予備成形体のサンドイッチ構造を形成して、所望の厚さを得る。
【０００５】
焼き石膏は、壁板予備成形体中の水と反応し、コンベヤが壁板予備成形体を製造ラインの下方に移動させるときに凝固する。壁板予備成形体は、予備成形体が十分に凝固するラインに沿った箇所でセグメントに切断される。そのセグメントは裏返され、（例えば、窯で）乾燥されて、余分な水を除去し、加工して、所望の寸法の最終壁板製品を提供する。
【０００６】
石膏壁板の生成に取り組むための従来装置および方法は、共通に譲渡された米国特許第５，６８３，６３５号、同５，６４３，５１０号、同６，４９４，６０９号、同６，８７４，９３０号、同７，００７，９１４号、および同７，２９６，９１９号に記載されており、それらは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００７】
ＷＯ２００２／１２１４４によれば、水、鉱物充填剤、および結合剤を含むスキムコーティングを、板の片面に塗布することが知られている。ＷＯ２００２／０５８９０２は、石膏板を乾燥させる前に、コーティングを湿った石膏板に塗布することを教示している。加えて、米国特許第６，６６３，９７９号は、板の乾燥の前または後のいずれかに、結合剤、大豆タンパク質、および２種以上の顔料を含むコーティングを石膏板に塗布することを教示している。米国特許第７，２１４，４１１号は、ライン内の石膏板を移動させるためのコンベヤと、噴霧アームの一端に、噴霧アームを回転可能な様式で支持するためのピボットを有する噴霧アームと、を含む石膏板用の製造ラインを教示している。
【０００８】
ネイルプルは、石膏板の重要なパラメータである。しかしながら、石膏板のネイルプルを高めることは、課題のままである。
【０００９】
上述の問題を解決、回避、または最小化する、新規で改良された凝固石膏含有製品、及びそれらを製造するための組成物及び方法が引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、石膏板の作製方法を提供することであって、
内側結合表面および外側表面を有する表紙シートを用意することであって、表紙シートの内側結合表面が、表紙シートの外側表面の反対側にある、表紙シートを用意することと、
ポリマーコーティングを表紙シートの内側結合表面に塗布することであって、ポリマーコーティングが、水と、アクリル、スチレンアクリル、アクリル酸エステル、ビニルアクリル、塩化ビニルアクリル、スチレンアセテートアクリル、エチレンポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるラテックスポリマーと、界面活性剤とを含み、ラテックスポリマーが、−１０℃〜約３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、ポリマーコーティングを塗布することと、
水および硫酸カルシウム半水和物を含む比較的高密度の石膏スラリーの第１層を、直接表紙シートのポリマーコーティングされた内側結合表面上に堆積させて、比較的高密度のスラリーの第１層を形成することであって、比較的高密度の石膏スラリーに接触する表紙シートの全ての表面が、ポリマーでコーティングされている、第１層を形成することと、
水、硫酸カルシウム半水和物、および空気を混合して、発泡石膏スラリーを作製することであって、混合される水と硫酸カルシウム半水和物の重量比が、０．２〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．７：１である、スラリーを作製することと、
発泡石膏スラリーを、直接比較的高密度の石膏スラリーの第１層に堆積させて、発泡石膏コア層を形成して、比較的高密度の石膏層の第１層を、石膏コア層と表紙シートの内側結合表面との間に配置することと、を含み、
発泡石膏スラリー中の硫酸カルシウム半水和物および比較的高密度の石膏スラリー中の硫酸カルシウム半水和物が、硫酸カルシウム二水和物に転化し、発泡石膏スラリーおよび比較的高密度の石膏スラリーが凝固して、石膏板を形成し、
凝固した発泡石膏スラリーから得られる発泡石膏コア層が、０．２５〜１インチの厚さおよび１５〜５５ポンド／立方フィートの密度を有し、発泡石膏コア層が、３０〜９０体積パーセントの全空隙体積を有し、
比較的高密度の石膏スラリーが、発泡石膏スラリーの密度よりも高い密度を有し、比較的高密度の石膏スラリーの第１層が、発泡石膏コア層よりも薄く、比較的高密度の石膏スラリーの凝固から得られる比較的高密度の石膏の凝固した第１層が、３０体積パーセント未満の全空隙体積を有し、
ポリマーコーティングが、比較的高密度のスラリーの第１層がポリマーコーティングに塗布されるときに、少なくとも部分的に凝固せず、
ポリマーコーティングが、表紙シートを比較的高密度の石膏の凝固した第１層に付着させ、
ポリマーコーティングの少なくとも一部が、表紙シートの内側結合表面から表紙シートの一部分を通って浸透するが、比較的高密度のスラリーの第１層には均一には浸透せず、凝固した第１の比較的高密度の石膏層の厚さの少なくとも９０％にはポリマーコーティングのポリマーが存在せず、
塗布されるポリマーコーティングには石膏が存在せず、塗布されるポリマーコーティングには炭酸カルシウムが存在せず、塗布されるポリマーコーティングには炭酸マグネシウムが存在せず、塗布されるポリマーコーティングには顔料が存在せず、塗布されるポリマーコーティングにはポリウレアが存在せず、塗布されるポリマーコーティングには無機粒子が存在しない、作製方法を提供することである。
【００１１】
本明細書の目的で、ポリマーが部分的に凝固しないということは、ポリマーが依然として柔らかいが流動しないことを意味する。したがって、ポリマーは依然として粘着性であって、接着性であり、紙の比較的高密度の石膏層への界面結合を強化する。
【００１２】
この板のネイルホールドは、８０ポンドを超える。
【００１３】
本発明は、石膏板を提供することであって、
内側結合表面および外側表面を有する表紙シートであって、表紙シートの内側結合表面が、表紙シートの外側表面の反対側にあり、
表紙シートが、表紙シートの内側結合表面全体に配設されるポリマーコーティングで処理され、ポリマーコーティングが、水と、アクリル、スチレンアクリル、アクリル酸エステル、ビニルアクリル、塩化ビニルアクリル、スチレンアセテートアクリル、エチレンポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるラテックスポリマーと、界面活性剤とを含み、ラテックスポリマーが、−１０℃〜約３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、表紙シートと、
ポリマーコーティングで処理された内側結合表面上に直接の硫酸カルシウム二水和物を含む第１の比較的高密度の石膏層と、
第１の比較的高密度の石膏層上に直接の発泡石膏コア層であって、発泡石膏コア層が、硫酸カルシウム二水和物を含み、反対側にある第１面と第２面を有する、発泡石膏コア層と、を含み、
第１の比較的高密度の石膏層が、発泡石膏コア層の第１の結合面と表紙シートの内側結合表面との間にあり、
石膏コア層が、０．２５〜１インチの厚さおよび１５〜５５ポンド／立方フィートの密度を有し、発泡石膏コア層が、３０〜９０体積パーセントの全空隙体積を有し、
第１の比較的高密度の石膏層が、発泡石膏コア層の密度よりも高い密度を有し、比較的高密度の石膏の第１層が、発泡石膏コア層よりも薄く、比較的高密度の石膏の第１層が、３０体積パーセント未満の全空隙体積を有し、
表紙シートが、ポリマーコーティングによって第１の比較的高密度の石膏層に付着し、
ポリマーコーティングの少なくとも一部が、表紙シートの内側結合表面から表紙シートの一部分を通って浸透するが、第１の比較的高密度の石膏層には均一には浸透せず、第１の比較的高密度の石膏層の厚さの少なくとも９０％にはポリマーコーティングのポリマーが存在せず、
ポリマーコーティングには石膏が存在せず、ポリマーコーティングには炭酸カルシウムが存在せず、ポリマーコーティングには炭酸マグネシウムが存在せず、ポリマーコーティングには顔料が存在せず、ポリマーコーティングにはポリウレアが存在せず、ポリマーコーティングには無機粒子が存在しない、石膏板を提供することである。
【００１４】
全ての割合及び比率は、他に指示がない限り重量比である。全ての分子量は、他に指示がない限り、重量平均分子量である。乾燥密度という用語は、水を含まない状態での密度を意味する。湿潤密度という用語は、水を含む状態での密度を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の板を示す図である。
【図２】板断面の第１の配置を模式的に示す図である。
【図３】板断面の第２の配置を模式的に示す図である。
【図４】図２の板断面の層の一部を模式的に示す図である。
【図５】本発明の板の作製装置の第１の実施形態を示す図である。
【図６】本発明に用いられ得るスラリー混合器を示す図である。
【図７】本発明に用いられ得るスラリー分配器を示す図である。
【図８】板面を異なるポリマーでコーティングすることに起因する実施例１のネイルプルの増加を示すグラフであり、塗装ローラを用いて１０〜１２ｌｂ／ＭＳＦ（ポンド／１０００平方フィート）のコートが塗布され、１／２乾式壁石膏板が対照として使用され、対照板のネイルプルが７９ｌｂｆであった、グラフである。
【図９】コート重量の実施例２でのネイルプルデータに対する影響を示すグラフであり、ポリマーが高圧噴霧ガンを用いて噴霧された、グラフである。
【図１０】異なる実験板重量でのポリマーコーティングのネイルプルに対する影響を示すグラフであり、コーティング重量が、約１０〜２０ｌｂ／ＭＳＦであり、各データポイントが、９インチ×９インチの実施例３の実験板から得られた８つのネイルプル読み取り値の平均である、グラフである。
【図１１】１／２インチ乾式壁石膏の生成中に作製された、実施例４の実験板のネイルプル結果を示すグラフであり、ポリマーコートが、スラリーを鋳型に注ぐ直前に、塗装ローラを用いて表紙の結合面上に塗布された、グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
セメント質材料としては、スタッコまたは焼き石膏としても知られている任意の硫酸カルシウム半水和物が挙げられる。セメント質材料は、少なくとも６０重量％の硫酸カルシウム半水和物である。好ましくは、硫酸カルシウム半水和物の量は、少なくとも７５重量％、少なくとも８０重量％、または少なくとも８５重量％である。多くの壁板配合物では、水硬性材料は、実質的に全て硫酸カルシウム半水和物である。アルファまたはベータスタッコを含むがこれに限定されない、任意の形態の焼き石膏を使用してもよい。したがって、セメント質材料は、硫酸カルシウムアルファ半水和物、硫酸カルシウムベータ半水和物、および／または硫酸カルシウム無水物の形態などの焼き石膏を含む。実施形態において、いくつかの実施形態では、焼き石膏は繊維質であり得、他の実施形態では、非繊維質である。焼き石膏は、少なくとも約５０％のベータ硫酸カルシウム半水和物を含むことができる。他の実施形態では、焼き石膏は、少なくとも約８６％のベータ硫酸カルシウム半水和物を含むことができる。好ましくは２０％未満の少量ではあるが、硫酸カルシウム無水物、合成石膏、または粉末石膏の使用も企図される。セメント及びフライアッシュを含む他の水硬性材料は、任意選択でスラリーに含まれる。
【００１７】
水の焼き石膏に対する重量比は、当業者は理解するであろうが、製造中に過剰の水を取り除く必要がなく、それによりエネルギーを節約するので、より低い比がより有効であり得るが、任意の好適な比であり得る。いくつかの実施形態では、セメント質スラリーは、それぞれ重量比で約１：６〜比で約１：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．８：１、例えば製品に応じて板生成については約２：３などの範囲で、水と焼き石膏（硫酸カルシウム半水和物）を混合することによって調整することができる。
【００１８】
分散剤は、乾燥石膏の割合として計算される乾燥分散剤の約０．０１％〜約２重量％の量で、上記スラリー中に存在する。好ましくは、直鎖状ポリカルボキシレートアニオン性分散剤は、乾燥石膏の割合として計算される乾燥分散剤の約０．０５％〜約０．５重量％の量で存在する。
【００１９】
好ましくは、本発明の石膏板（石膏パネルとしても知られている）のコア用の石膏スラリーは、１０〜７０体積パーセントの空気、好ましくは２０〜６０体積パーセントの空気を有するように発泡される。得られた板は、３０〜９２体積％、好ましくは３０〜９０体積％の空隙を有する。
【００２０】
石膏板及びその製造方法
好ましくは、本発明の方法および組成物は、カバーシートの間に挟まれた凝固石膏含有材料のコアを含む石膏板２（図１を参照されたい）を調製するためのものである。
【００２１】
図２は、石膏板２のための層の第１の配置を示す。これは、表紙シート４、表面ポリマーコーティング６、比較的高密度の石膏層８、石膏コア１０、および好ましくは裏紙シート１２を有する。
【００２２】
図３は、石膏板２のための層の第２の配置を示す。これは、表紙シート４、表面ポリマーコーティング６、第１の比較的高密度の石膏層８、石膏コア１０、第２の比較的高密度の石膏層１４、裏面ポリマーコーティング１６、および裏紙シート１２を有する。
【００２３】
本発明の石膏板であって、
内側結合表面および外側表面を有する表紙シートであって、表紙シートの内側結合表面が、表紙シートの外側表面の反対側にあり、
表紙シートが、表紙シートの内側結合表面全体に配設されるポリマーコーティングで処理され、ポリマーコーティングが、水と、アクリル、スチレンアクリル、アクリル酸エステル、ビニルアクリル、塩化ビニルアクリル、スチレンアセテートアクリル、エチレンポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるラテックスポリマーと、界面活性剤とを含み、ラテックスポリマーが、−１０℃〜約３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、表紙シートと、
ポリマーコーティングで処理された内側結合表面上に直接の硫酸カルシウム二水和物を含む第１の比較的高密度の石膏層と、
第１の比較的高密度の石膏層上に直接の発泡石膏コア層であって、発泡石膏コア層が、硫酸カルシウム二水和物を含み、反対側にある第１面と第２面を有する、発泡石膏コア層と、を含み、
第１の比較的高密度の石膏層が、発泡石膏コア層の第１の結合面と表紙シートの内側結合表面との間にあり、
石膏コア層が、０．２５〜１インチの厚さおよび１５〜５５ポンド／立方フィートの密度を有し、発泡石膏コア層が、３０〜９０体積パーセントの全空隙体積を有し、
第１の比較的高密度の石膏層が、発泡石膏コア層の密度よりも高い密度を有し、比較的高密度の石膏の第１層が、発泡石膏コア層よりも薄く、比較的高密度の石膏の第１層が、３０体積パーセント未満の全空隙体積を有し、
表紙シートが、ポリマーコーティングによって第１の比較的高密度の石膏層に付着し、
ポリマーコーティングの少なくとも一部が、表紙シートの内側結合表面から表紙シートの一部分を通って浸透するが、第１の比較的高密度の石膏層には均一には浸透せず、第１の比較的高密度の石膏層の厚さの少なくとも９０％にはポリマーコーティングのポリマーが存在せず、
ポリマーコーティングには石膏が存在せず、ポリマーコーティングには炭酸カルシウムが存在せず、ポリマーコーティングには炭酸マグネシウムが存在せず、ポリマーコーティングには顔料が存在せず、ポリマーコーティングにはポリウレアが存在せず、ポリマーコーティングには無機粒子が存在しない、石膏板。
【００２４】
本発明の石膏板の作製方法であって、
内側結合表面および外側表面を有する表紙シートを用意することであって、表紙シートの内側結合表面が、表紙シートの外側表面の反対側にある、表紙シートを用意することと、
ポリマーコーティングを表紙シートの内側結合表面に塗布することであって、ポリマーコーティングが、水と、アクリル、スチレンアクリル、アクリル酸エステル、ビニルアクリル、塩化ビニルアクリル、スチレンアセテートアクリル、エチレンポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるラテックスポリマーと、界面活性剤とを含み、ラテックスポリマーが、−１０℃〜約３０℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する、ポリマーコーティングを塗布することと、
水および硫酸カルシウム半水和物を含む比較的高密度の石膏スラリーの第１層を、直接表紙シートのポリマーコーティングされた内側結合表面上に堆積させて、比較的高密度のスラリーの第１層を形成することであって、比較的高密度の石膏スラリーに接触する表紙シートの全ての表面が、ポリマーでコーティングされている、第１層を形成することと、
水、硫酸カルシウム半水和物、および空気を混合して、発泡石膏スラリーを作製することであって、混合される水と硫酸カルシウム半水和物の重量比が、０．２〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．７：１である、スラリーを作製することと、
発泡石膏スラリーを、直接比較的高密度の石膏スラリーの第１層に堆積させて、発泡石膏コア層を形成して、比較的高密度の石膏層の第１層を、石膏コア層と表紙シートの内側結合表面との間に配置することと、を含み、
発泡石膏スラリー中の硫酸カルシウム半水和物および比較的高密度の石膏スラリー中の硫酸カルシウム半水和物が、硫酸カルシウム二水和物に転化し、発泡石膏スラリーおよび比較的高密度の石膏スラリーが凝固して、石膏板を形成し、
凝固した発泡石膏スラリーから得られる発泡石膏コア層が、０．２５〜１インチの厚さおよび１５〜５５ポンド／立方フィートの密度を有し、発泡石膏コア層が、３０〜９０体積パーセントの全空隙体積を有し、
比較的高密度の石膏スラリーが、発泡石膏スラリーの密度よりも高い密度を有し、比較的高密度の石膏スラリーの第１層が、発泡石膏コア層よりも薄く、比較的高密度の石膏スラリーの凝固から得られる比較的高密度の石膏の凝固した第１層が、３０体積パーセント未満の全空隙体積を有し、
ポリマーコーティングが、比較的高密度のスラリーの第１層がポリマーコーティングに塗布されるときに、少なくとも部分的に凝固せず、
ポリマーコーティングが、表紙シートを比較的高密度の石膏の凝固した第１層に付着させ、
ポリマーコーティングの少なくとも一部が、表紙シートの内側結合表面から表紙シートの一部分を通って浸透するが、比較的高密度のスラリーの第１層には均一には浸透せず、凝固した第１の比較的高密度の石膏層の厚さの少なくとも９０％にはポリマーコーティングのポリマーが存在せず、
ポリマーコーティングには石膏が存在せず、ポリマーコーティングには炭酸カルシウムが存在せず、ポリマーコーティングには炭酸マグネシウムが存在せず、ポリマーコーティングには顔料が存在せず、ポリマーコーティングにはポリウレアが存在せず、ポリマーコーティングには無機粒子が存在しない、作製方法。
【００２５】
ポリマーコーティングのポリマーは、内側結合表面５から、表紙シート４の厚さ「Ｆ」の全てまたは一部を通して移動することができる。図４は、図２の板の一部を示しており、表紙の厚さ「Ｆ」、および表紙厚さ「Ｆ」の一部である、表面ポリマーコーティング６が表紙に移動する厚さ「Ｆ１」を表示する。好ましくは、表面ポリマーコーティング６のポリマーは、表紙シート４の厚さ「Ｆ」の少なくとも２０％まで移動する。また、図４は、第１の比較的高密度の石膏層８の厚さ「Ｇ」、第１の比較的高密度の石膏層８の１０％以下、好ましくは５％以下の制限である、ポリマーコーティングのポリマーが第１の比較的高密度の石膏層８に移動し得る厚さ「Ｇ１」を表示する。最も好ましくは、表面ポリマーコーティング１６のポリマーは、第１の比較的高密度の石膏層８に移動しない。第１の比較的高密度の石膏層８および表面ポリマーコーティングのこれらのパラメータは、図３の第２の比較的高密度の石膏層１４および裏面ポリマーコーティング１６と同じである。
【００２６】
表紙シートおよび裏紙シートは、それぞれポリマーコーティングなしでシート材料のロールとして提供され、ポリマーコーティングは、板用の生成ライン上で表紙シートに塗布される。ポリマーコーティングは、表紙シートの内側結合面に、および任意選択で表紙シートの外側面にも塗布される。ポリマーコーティングは、典型的には、カーテンコーター、ノズルまたはシャワー噴霧器などの噴霧器、ドリップライン、および霧化技術によって塗布される。好ましくは、ポリマーコーティングは、表紙シートの内側面にのみ塗布される。より好ましくは、ポリマーコーティングは、噴霧により表紙シートの内側面に塗布される。
【００２７】
石膏コア材料が作製されたスラリーが、水対硫酸カルシウム半水和物の重量比が０．２〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．７：１である水と硫酸カルシウム半水和物の混合物であった。板は、表紙シートと裏紙シートとの間に挟まれた石膏コアを含む。
【００２８】
コアスラリーは、好ましくは１０分で少なくとも５０％凝固する。したがって、板は、１０分で少なくとも５０％凝固する。
【００２９】
石膏コア用の本発明の発泡スラリーは、気泡の水性発泡体をさらに含む。このような組成物及び方法は、水性発泡体の気泡が、得られた板の凝固石膏コアに対応する空気空隙をもたらすため、軽量の板を提供する。
【００３０】
発泡石膏スラリーは、１５〜７０体積パーセントの気泡、より好ましくは２０〜７０体積パーセントの空気、最も好ましくは２０〜６０体積パーセントの空気を有する。石膏板の全空隙体積の体積パーセントは、石膏板が作製される発泡石膏スラリーの泡の体積パーセントよりも高くてもよい。これは、スラリーが凝固して板を形成する際に水が除去されるときに、粒子間の空隙から追加の空隙（水空隙）が生じるためである。したがって、石膏板は、３０〜９０体積％、より好ましくは３５〜８５体積％、最も好ましくは４５〜８０体積％の全空隙体積を有してもよい。本発明の方法で空気が添加される場合、硫酸カルシウム半水和物と水とが混合されてスラリーが形成され、次いで、空気がスラリー中に取り込まれることによって、及び／またはスラリーに泡沫水が添加されることによって、空気が添加される。
【００３１】
比較的高密度の石膏スラリーは、３０体積％未満の空気、好ましくは１０体積％未満の空気を有する。比較的高密度の石膏スラリーの凝固から得られる比較的高密度の石膏層は、３０体積％未満、好ましくは１０体積％未満の全空隙体積を有する。
【００３２】
スラリーは、分散剤、および水硬性成分の乾燥重量を基準として少なくとも５０重量％の硫酸カルシウム半水和物、好ましくは少なくとも８０重量％の硫酸カルシウム半水和物を含む水硬性成分を含み、スラリーは、石膏板（石膏パネルとしても知られている）の石膏コア材料に作製される。石膏板に作製された石膏スラリーは、０．１〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．８：１の水の硫酸カルシウム半水和物に対する重量比を有する。
【００３３】
スラリーは、石膏（硫酸カルシウム半水和物）、水、および分散剤から作製される。操作中、板用のスラリーを作製するために、石膏は、コンベヤ上をスラリー混合機に向かって移動する。混合機に入る前に、乾燥凝固促進剤等の乾燥添加剤が粉末石膏に添加される。水も添加される。空気も添加される。いくつかの添加剤は、別々のラインを介して混合機に直接添加される。他の添加剤も水に添加してもよい。これは、添加剤が液体形態である場合に特に便宜的である。大部分の添加剤について、スラリー中に添加剤を入れることに関して重大性はなく、便宜的であるどの装置または方法を使用して添加してもよい。
【００３４】
しかしながら、分散剤は、好ましくは、スタッコ（本明細書で使用されるスタッコは、硫酸カルシウム半水和物である）を添加する前に水に添加される。ゲージ水または補給水は、他の供給源からの水が考えられている場合に、対象水対スタッコ比を満たすのに必要な量でスラリー混合機に添加される。水との接触後、石膏（硫酸カルシウム半水和物）は、板の生成中に硫酸カルシウム二水和物に転化する。
【００３５】
石膏コアスラリー用のスラリー混合器からのスラリーは、次いで、スラリー混合器からスラリー分配器に通され、スラリー分配器は、石膏コアスラリー用のスラリーを成形テーブル上のカバーシート上に堆積させる。成形テーブル上のカバーシートが表紙シートである場合、それは、表紙シート上にポリマーコーティングを有し、ポリマーコーティング上に比較的高密度の石膏層を有するので、石膏コアスラリーは、比較的高密度の石膏層上に堆積される。次いで、石膏コアスラリーが堆積された後、裏面シートが貼付される。必要に応じて、第２の比較的高密度の石膏スラリー層が、石膏コアスラリーに直接接触するように塗布される。
【００３６】
必要に応じて、任意選択で表紙シート上と同じポリマーのポリマー層も有する裏紙シートが、第２の比較的高密度の石膏スラリー層に貼付される。
【００３７】
表紙シートおよび任意選択で裏紙シートは、板製造中にコーティングされる。板製造中に塗布される場合、ポリマーコーティングのポリマーは、表紙シートの内側および／または外側の表面全体に配設される。
【００３８】
板製造プロセスおよび装置
本方法は、少なくとも１つのポリマー層をカバーシート材料の表紙シートに、比較的高密度の石膏層をポリマー材料を有するウェブに、発泡石膏スラリー層を比較的高密度の石膏層に塗布する。次いで、追加の層および裏紙シートが発泡石膏スラリー層上に加えられ得る。
【００３９】
ポリマー層を塗布することを含む、本発明の石膏板の作製方法を実行するための装置が図５に示される。
【００４０】
図５は、石膏壁板製造ラインの湿潤端部３１１の例示的な実施形態を示す。湿潤端部３１１は、スラリー分配器３２０（図７のスラリー分配器２０など）を含む石膏スラリー混合および分注組立体３１０と、スラリー分配器３２０の上流に配設され、カバーシート材料の第１の移動ウェブ３３９がそれらの間に配設されるように、成形テーブル３３８上に支持されるハードエッジ／表面スキムコートローラ３３１と、カバーシート材料の第２の移動ウェブ３４３がそれらの間に配設されるように、支持要素３４１上に配設される裏面スキムコートローラ３３７と、予備成形体を所望の厚さに形成するように適合されている成形ステーション３４５と、を含む。スキムコートローラ３３１、３３７、成形テーブル３３８、支持要素３４１、および成形ステーション３４５は全て、当該技術分野において既知であるそれらの意図された目的に好適な従来の装置を含むことができる。湿潤端部３１１には、当該技術分野において既知である他の従来の装置を装備することができる。
【００４１】
水および焼き石膏を混合器３１２内で混合して、水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８を形成することができる。一般に、水と焼き石膏は、約０．５〜約１．３、他の実施形態では約０．７５以下の水対焼き石膏の比で混合器に連続的に添加することができる。
【００４２】
スラリー分配器３２０は、水性焼き石膏スラリーを第１の前進ウェブ３３９に分配する。
【００４３】
石膏板製品は、典型的には、前進ウェブ３３９が最終板の「表面」カバーシートとして機能するように「下向き」で形成される。表面スキムコート／ハードエッジの流れ３４９（水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動のうちの少なくとも１つに対してより高密度の水性焼き石膏スラリーの層）が、層３４９Ａとして、機械方向３９２に対してハードエッジ／表面スキムコートローラ３３１の上流で、スキムコート層を第１のウェブ３３９に塗布し、板のハードエッジを画定することができる。
【００４４】
発泡体導管３２１は、図５の発泡体導管３２１について説明されたように、発泡スラリーがスラリー分配器２０に供給されるように使用される。
【００４５】
水性焼き石膏スラリーの第１の流動３４７および第２の流動３４８はそれぞれ、スラリー分配器３２０の第１の供給入口３２４および第２の供給入口３２５を通過する。第１の供給入口３２４および第２の供給入口３２５は、スラリー分配器３２０の反対側にそれぞれ配設されている。水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８は、スラリー分配器３２０内で混合される。水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８は、層流の様式で、気液スラリー相分離が最小限または実質的になく、かつ渦状流動経路が実質的になく、スラリー分配器３２０を通る流動経路に沿って移動する。
【００４６】
第１の移動ウェブ３３９は、縦方向軸５０に沿って移動する。水性焼き石膏スラリーの第１の流動３４７は、第１の供給方向９０に移動する第１の供給入口３２４を通過し、焼き石膏水スラリーの第２の流動３４８は、第１の供給方向９０とは反対の関係にある、第２の供給方向９１に移動する第２の供給入口３２５を通過する。第１および第２の供給方向９０、９１は、縦方向軸５０に対して実質的に垂直である横方向軸６０に実質的に平行である。
【００４７】
分配導管３２８は、カバーシート材料の第１のウェブ３３９が移動する機械方向３９２と実質的に一致する縦方向軸５０に沿って延在するように配置される。好ましくは、（横方向軸／機械に直交方向に沿って取られた）分配出口３３０の中央点が、第１の移動カバーシート３３９の中央点と実質的に一致する。水性焼き石膏スラリーの混合された第１および第２の流動３５１は、一般に縦方向軸５０に沿った分配方向９３に分配出口３３０を通過するように、水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８は、スラリー分配器３２０内で混合される。
【００４８】
いくつかの実施形態では、分配導管３２８は、成形テーブルに沿って移動する第１のウェブ３３９の縦方向軸５０および横方向軸６０によって画定される平面に実質的に平行になるように配置される。他の実施形態では、分配導管の入口部分は、第１のウェブ３３９に対する分配出口３３０よりも垂直方向に低くまたは高く配設することができる。
【００４９】
水性焼き石膏スラリーの混合された第１および第２流動３５１は、スラリー分配器３２０から第１の移動ウェブ３３９上に排出される。表面スキムコート／ハードエッジの流れ３４９は、機械方向３９２における第１の移動ウェブ３３９の移動方向に対して上流地点で混合器３１２から堆積することができ、水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８は、スラリー分配器３２０から第１の移動ウェブ３３９上に排出される。水性焼き石膏スラリーの混合された第１および第２の流動３４７、３４８は、従来のブーツ設計に対して機械に直交方向に沿って単位幅当たりの運動量を低減してスラリー分配器から排出され、第１の移動ウェブ３３９上に堆積された表面スキムコート／ハードエッジの流れ３４９の「ウォッシュアウト」を防ぐのに役立つことができる（すなわち、堆積したスキムコート層の一部が、そこに堆積されているスラリーの衝撃に応答して移動ウェブ３３９上のその位置から移動する状況）。
【００５０】
スラリー分配器３２０の第１および第２の供給入口３２４、３２５をそれぞれ通過する水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８は、少なくとも１つの流動改変要素３２３で選択的に制御することができる。例えば、いくつかの実施形態では、水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８は、第１の供給入口３２４を通過する水性焼き石膏スラリーの第１の流動３４７の平均速度および第２の供給入口３２５を通過する水性焼き石膏スラリーの第２の流動３４８の平均速度が変動されるように、選択的に制御される。
【００５１】
他の実施形態では、水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８の平均速度は、比較的速い速度と比較的遅い速度との間で交互に振動するように様々である。このようにして、ある時点で、第１の供給入口３２４を通過する焼き石膏スラリーの第１の流動３４７の平均速度は、第２の供給入口３２５を通過する焼き石膏スラリーの第２の流動３４８の平均速度よりも高く、別の時点で、第１の供給入口３２４を通過する焼き石膏スラリーの第１の流動３４７の平均速度は、第２の供給入口３２５を通過する焼き石膏スラリーの第２の流動３４８の平均速度よりも遅い。
【００５２】
水性焼き石膏スラリーの混合された第１および第２の流動３５１は、分配器出口３３０を通るスラリー分配器３２０から排出される。分配出口３３０は、横方向軸６０に沿って延在する幅を有し、カバーシート材料の第１の移動ウェブ３３９の幅対分配出口３３０の幅の比が約１：１〜約６：１の範囲内であるようなサイズとなる。スラリー分配器３２０から排出される水性焼き石膏スラリーの混合された第１および第２の流動３５１の平均速度対機械方向３９２に沿って移動するカバーシート材料の移動ウェブ３３９の速度の比は、いくつかの実施形態では約２：１以下、他の実施形態では約１：１〜約２：１であり得る。
【００５３】
スラリー分配器３２０から排出する水性焼き石膏スラリーの混合された第１および第２の流動３５１は、移動ウェブ３３９上に拡張パターンを形成する。分配出口３３０のサイズおよび形状のうちの少なくとも１つが調節され得て、次に拡散パターンを変更することができる。
【００５４】
したがって、スラリーは、供給導管３２２の両方の供給入口３２４、３２５に供給され、その後、調節可能なギャップを有する分配出口３３０を通って出る。収束部分４０２は、望ましくない出口効果を低減し、それによって自由表面での流動安定性をさらに改善するように、スラリー速度をわずかに増加させることができる。横方向の流動変動および／または任意の局所的な変動は、プロファイリングシステム３３２を使用して排出口３３０で機械直交（ＣＤ）プロファイリング制御を実行することによって低減することができる。この分配システムは、スラリー中の気液スラリー分離を防ぐのに役立つことができ、その結果、より均一で一貫した材料が成形テーブル３３８に送出される。いくつかの実施形態では、供給導管３２２の供給入口３２４、３２５でのスラリー速度は、比較的速い平均速度と比較的遅い平均速度との間で周期的に振動することができ（ある時点で一方の入口が他方の入口よりも速い速度を有し、次いで所定の時点では逆である）、ジオメトリ自体の中に蓄積する機会を減らすのに役立つ。
【００５５】
裏面スキムコート流れ３５３（水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動３４７、３４８のうちの少なくとも１つに対する高密度の水性焼き石膏スラリーの層）は、第２の移動ウェブ３４３に層３５３Ａとして塗布することができる。裏面スキムコート流れ３５３は、第２の移動ウェブ３４３、裏面スキムコートローラ３３７の移動方向に対して上流地点で、混合器３１２から堆積させることができる。
【００５６】
図５はまた、ポリマーを表紙シート用の第１の移動ウェブ３３９上および裏紙シート用の第２の移動ウェブ３４３にコートする方法も示す。具体的には、図５の生成ラインは、ポリマーコーティングを第１の移動ウェブ３３９上に噴霧するための噴霧ノズル４０４を提供する。必要に応じて、生成ラインにはポリマーコーティングを乾燥させる乾燥機４０６も備えられる。図５の製造ラインはまた、ポリマーコーティングを第１の移動ウェブ３３９上に噴霧するための噴霧ノズル４１０も提供する。必要に応じて、生成ラインにはポリマーコーティングを乾燥させる乾燥機４１２も備えられる。コーティングは、ノズルまたはシャワー噴霧器（図５に示す）などの噴霧器、カーテンコーター、ドリップライン、および霧化装置などの従来のコーティング機械を用いて塗布することができる。噴霧技術の例は、壁板ライン上に吊るされた噴霧チップを使用する。別の代替方法は、表面シートまたは裏面シート用の移動紙ウェブの表面上でコーティングをかき取るブレード技術である。
【００５７】
ポリマーコーティングは、水性ラテックス分散液として塗布される。コーティングは、搬送中に湿潤表面シートおよび湿潤裏面シートに浸透する時間を有するように塗布される。言い換えれば、紙はコーティングの全部または一部を吸収する。このようにして、コーティングは、表面シートおよび湿潤裏面シートの紙を強化する。これにより、板に、改善されたネイルプル特性が与えられる。
【００５８】
乾燥機４０６、４１２は、任意の好適な乾燥機、例えば、赤外線を発生する空気乾燥機または加熱ランプであり得る。
【００５９】
図５の装置では、噴霧器４０４および乾燥機４０６は、石膏コアスラリーに面する表紙の面にポリマーコーティングをコートするように向けられている。板の外面にポリマーコーティングを有することが望ましい場合、噴霧器４０４および乾燥機４０６は、石膏コアスラリーと反対側を向いている表紙の面にポリマーコーティングを有するように、図５に示すように逆向きになるであろう。
【００６０】
図５の装置では、噴霧器４１０および乾燥機４１２は、石膏コアスラリーに面する裏紙の面にポリマーコーティングを有するように向けられている。板の外面にポリマーコーティングを有することが望ましい場合、噴霧器４１０および乾燥機４１２は、石膏コアスラリーと反対側を向いている裏紙の面にポリマーコーティングを有するように、図５に示すように逆向きになるであろう。
【００６１】
図６および図７は、比較的高密度の石膏の層８，１４を、表紙シート４および裏紙シート１２用のカバーシート材料のウェブに塗布するための装置の一例の詳細を示す。ウェブは、当該技術分野において多くの場合スキムコートと称される（コアを含む石膏スラリーに対して）石膏スラリーの非常に薄い比較的高密度の層、および任意選択で当該技術分野において既知であるハードエッジで処理される。比較的高密度の石膏の層８、１４はそれぞれ、石膏コアの総厚さの約１〜１０％の厚さを有する（図２の層８、１０の合計、または図３の層８、１０および１４の合計）。
【００６２】
分注組立体１１０は、スラリー分配器２０と流体連通している石膏スラリーミキサ１１２を含む。石膏スラリー混合器１１２は、水および焼き石膏を撹拌して、水性焼き石膏スラリーを形成するように適合されている。水および焼き石膏の両方は、当該技術分野において既知である１つ以上の入口を介して混合器１１２に供給することができる。任意の好適な混合器をスラリー分配器とともに使用することができる。
【００６３】
このアセンブリ１１０は、生成ラインで、後で塗布される石膏コアスラリーと対向するように配置されたポリマー層がコーティングされたカバーシート（図５参照されたい）の少なくとも１つの移動ウェブを使用するであろう。以下に説明されるように、ポリマー層と石膏コアスラリー層との間に（石膏コアスラリーより密度が高い）石膏スラリーの比較的高密度の層を塗布する装置も提供される。
【００６４】
スラリー分配器２０は、石膏スラリー混合器１１２からの水性焼き石膏スラリーの第１の流動を受けるように適合された第１の供給入口２４と、石膏スラリー混合器１１２からの水性焼き石膏スラリーの第２の流動を受けるように適合された第２の供給入口２５と、第１および第２の供給入口２４，２５の両方と流体連通し、水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動が、分配出口３０を通ってスラリー分配器２０から排出するように適合された分配出口３０と、を含む。
【００６５】
スラリー分配器２０は、分配導管２８と流体連通している供給導管２２を含む。供給導管は、一般的に横方向軸６０に沿って延在し、第１の供給入口２４、第１の供給入口２４と間隔をあけて配設された第２の供給入口２５、および第１の供給入口２４および第２の供給入口２５に流体連通している供給出口４０を含む。分配導管２８は、一般的に縦方向軸６０に対して実質的に垂直である縦方向軸５０に沿って延在し、入口部分５２および分配出口３０を含む。入口部分５２は、入口部分５２が、供給導管２２の供給出口４０から水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動の両方を受けるように適合されるように、供給導管２２の供給出口４０と流体連通している。分配出口３０は、入口部分５２と流体連通している。分配導管２８の分配出口３０は、横方向軸６０に沿って所定の距離だけ延在している。スラリー分配器２０は、図７によってより詳細に示され、以下でより詳細に説明される。
【００６６】
図６を参照すると、送出導管１１４は、石膏スラリー混合器１１２とスラリー分配器２０との間に配設され、流体連通している。送出導管１１４は、主要送出導管１１５と、スラリー分配器２０の第１の供給入口２４と流体連通している第１の送出分岐１１７と、スラリー分配器２０の第２の供給入口２５と流体連通している第２の送出分岐１１８と、を含む。主要送出導管１１５は、第１および第２の送出分岐１１７、１１８の両方と流体連通している。他の実施形態では、第１および第２の送出分岐１１７、１１８は、石膏スラリー混合器１１２と独立して流体連通することができる。
【００６７】
送出導管１１４は、任意の好適な材料から作製することができ、異なる形状を有することができる。いくつかの実施形態では、送出導管は可撓性導管を含むことができる。
【００６８】
水性発泡体供給導管１２１は、石膏スラリー混合器１１２および送出導管１１４のうちの少なくとも１つと流体連通することができる。供給源からの水性発泡体は、混合器１１２の下流の任意の好適な場所で、かつ／または混合器１１２自体の内部において、発泡体供給導管１２１を通って構成成分材料に加えられて、スラリー分配器１２０に提供される発泡石膏スラリーを形成することができる。例示的な実施形態では、発泡体供給導管１２１は、石膏スラリー混合器１１２の下流に配設される。例示的な実施形態では、水性発泡体供給導管１２１は、例えば、米国特許第６，８７４，９３０号に記載されているように、送出導管１１４に関連する射出リングまたはブロックに発泡体を供給するためのマニホールド型配置を有する。
【００６９】
他の実施形態では、１つ以上の第２の発泡体供給導管が混合器と流体連通して設けられ得る。さらに他の実施形態では、水性発泡体供給導管（複数可）が、石膏スラリー混合器のみと流体連通することができる。当業者には理解されるように、石膏スラリー混合および分注組立体１１０内の石膏スラリー中に水性発泡体を導入するための手段は、組立体内の相対位置を含めて、変更および／または最適化されて、その意図された目的に適合する板を生成するために、石膏スラリー中に水性発泡体の均一な分散液を提供することができる。
【００７０】
さらに他の実施形態では、第１および第２の送出分岐はそれぞれ、スラリー分配器に送出される水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動に水性発泡体を独立して導入するようにそれぞれ適合された発泡体供給導管を含むことができる。さらに他の実施形態では、複数の混合器が設けられ、本開示の原理に従って構成されたスラリー分配器の第１および第２の供給入口にスラリーの独立した流れを提供することができる。
【００７１】
発泡石膏スラリーが凝固して乾燥されると、スラリー中に分散された発泡体はその中に空隙を生成し、それが壁板の全体密度を低下させるように作用する。発泡体の量および／または発泡体中の空気の量は、得られる壁板製品が所望の重量範囲内になるように乾燥板密度を調節するために変えることができる。
【００７２】
任意の好適な発泡剤が使用され得る。好ましくは、水性発泡体は、発泡剤と水との混合物の流れが発泡体発生器に向いており、得られた発泡体の流れが発生器から出て、焼き石膏スラリーに向き、混合される、連続的な様式で生成される。好適な発泡剤のいくつかの例は、例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および同５，６４３，５１０号に記載されている。
【００７３】
１つ以上の流動改変要素１２３は、送出導管１１４に関連付けることができ、石膏スラリー混合器１１２からの水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動を制御するように適合されている。流動改変要素（複数可）１２３は、水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動の動作特性を制御するために使用することができる。図４の例示的な実施形態では、流量改変要素（複数可）１２３は、主要送出導管１１５に関連付けられている。好適な流動改変要素の例としては、例えば米国特許第６，４９４，６０９号、同６，８７４，９３０号、同７，００７，９１４号、および同７，２９６，９１９号に記載されたものを含む、体積制限器、減圧器、圧縮バルブ、キャニスタなどが挙げられる。
【００７４】
ポリマー層を有するカバーシート材料の少なくとも１つのウェブもまた、（コアを含む石膏スラリーに対して）非常に薄い、多くの場合ウェブ分野の技術分野においてスキムコートと称される比較的高密度の石膏スラリー層をポリマー層上に、少なくとも１つの高密度の石膏スラリー流れをウェブの端部に、塗布するために処理される。非常に薄い比較的高密度の石膏スラリー層が、ポリマー層に直接塗布される。
【００７５】
そのために、混合器１１２は、スラリー分配器に供給された水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動よりも比較的高密度である高密度水性焼き石膏スラリーの流れを堆積させるように適合された第１の予備導管１２９を含む（すなわち、「表面スキムコート／ハードエッジの流れ」）。第１の予備導管１２９は、表面スキムコートおよびハードエッジの流れを、スキムコート層をカバーシート材料の移動ウェブ上に塗布するように、当該技術分野において既知であるローラ１３１の幅が移動ウェブの幅よりも狭いために、移動ウェブの外縁部でハードエッジを画定するように、適合されたスキムコートローラ１３１の上流のカバーシート材料の移動ウェブに堆積させることができる。ハードエッジは、高密度層をウェブに塗布するために使用されるローラの端部の周りに高密度スラリーの部分を方向付けすることによって、薄い高密度層を形成するのと同じ高密度スラリーから形成することができる。
【００７６】
混合器１１２はまた、分配器に供給された水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動よりも比較的高密度である高密度水性焼き石膏スラリーの流れを堆積させるように適合された第２の予備導管１３３を含む（すなわち、「裏面スキムコート流れ」）。第２の予備導管１３３は、裏面スキムコート流れを、スキムコート層を当該技術分野において既知であるカバーシート材料の第２の移動ウェブに塗布するように適合された、スキムコートローラ１３７の（第２のウェブの移動方向における）上流のカバーシート材料の第２の移動ウェブ上において堆積させることができる。カバーシート材料の第１の移動ウェブおよびカバーシート材料の第２の移動ウェブのうちの少なくとも一方が、高密度の水性焼き石膏スラリーの流れを堆積させる前に、ポリマーでコーティングされる。したがって、高密度の水性焼き石膏スラリーの流れは、少なくとも１つのポリマー層上に直接堆積される。一般に、高密度の水性焼き石膏スラリーの薄層は、カバーシート材料の第１の移動ウェブおよびカバーシート材料の第２の移動ウェブの両方に堆積される。しかしながら、ポリマーは、カバーシート材料の第１の移動ウェブおよびカバーシート材料の第２の移動ウェブの一方または両方の上にあってもよい。
【００７７】
他の実施形態では、別個の予備導管は、混合器に接続されて、１つ以上の別個の端部の流れをカバーシート材料の移動ウェブに送出することができる。（予備撹拌器などの）他の好適な装置が予備導管内に設けられて、例えば、スラリー中の泡を機械的に破壊させることによって、および／または好適な消泡剤の使用を通して泡を化学的に破壊させることによってなど、その中のスラリーをより高密度にするのに役立つことができる。
【００７８】
図７は、図６の石膏スラリー分配器２０の斜視図を示す。他の好適なスラリー分配器も当該技術分野において既知である。例えば、スラリー分配器は、Ｌｉらの米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３号、Ｓｕｃｅｈらの米国特許出願公開第２００７／００４５８９２号、Ｌｉらの米国特許出願公開第２０１３／００９８２６８号、Ｗｉｔｔｂｏｌｄらの米国特許第６，８７４，９３０号、Ｐｅｔｅｒｓｅｎらの米国特許第７，２９６，９１９号、およびＰｈｉｌｉｐｓらの米国特許第５，７１８，７９７号に開示されている。
【００７９】
図７は、スラリー分配器２０が、一対の供給入口２４、２５を含む供給導管２２と、供給導管の供給入口２４、２５と流体連通しており、分配出口３０を含む分配導管２８と、分配導管２８の分配出口３０のサイズおよび／または形状を局所的に変えるように適合されたプロファイリングシステム３２と、を含むことを示す。
【００８０】
供給導管２２は、実質的に、縦方向軸すなわち機械方向５０に対して実質的に垂直である横方向軸線または機械に直交方向６０に実質的に沿って延在している。第１の供給入口２４および第２の供給入口２５は、開口部３４、３５を画定する。
【００８１】
供給導管２２は、第１および第２の入口セグメント３６、３７および中間コネクタセグメント３９を含む。
【００８２】
コネクタセグメント３９は、第１および第２の供給入口２４、２５および分配導管２８と流体連通している供給出口４０を画定する。供給出口４０は、第１および第２の供給入口２４、２５からのそれぞれの水性焼き石膏スラリーの第１の供給方向９０における第１の流動および第２の流動方向９１における第２の流動を受けるように、かつ水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動９０、９１を分配導管２８へ方向付けするように適合されている。供給出口４０は、第１の供給入口２４と第２の供給入口２５との中間に配設される。
【００８３】
分配導管２８は、一般的に縦方向軸５０に沿って延在し、入口部分５２および分配出口３０を含む。入口部分５２は、供給導管２２の供給出口４０、その上第１および第２の供給入口２４、２５と流体連通している。入口部分５２は、供給導管２２の供給出口４０から水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動９０、９１の両方を受けるように適合されている。分配導管２８の入口部分５２は、供給導管２２の供給出口４０と流体連通している分配入口５４を含む。図示された分布５４の入口は、供給出口４０の開口４２に実質的に対応する開口５６を画定する。
【００８４】
分配出口３０は、入口部分５２、したがって供給出口４０、および第１および第２の供給入口２４、２５の両方と流体連通している。図示された分配出口３０は、一般的に長方形の開口部６２を画定する。
【００８５】
スラリー分配器は、混合された水性焼き石膏スラリーの第１および第２の流動９０、９１が、入口部分５２を通って、一般的に分配方向９３に沿った分配入口５４から、分配出口開口６２へ移動するように適合されている。図示された分布方向９３は、実質的に縦方向軸５０に沿っている。
【００８６】
プロファイリングシステム３２は、プレート７０と、分配出口３０に隣接する分配導管２８にプレートを固定する複数の取付ボルト７２と、そこにねじ止めされた一連の調整ボルト７４、７５と、を含む。取付ボルト７２は、プレート７０を分配出口３０に隣接する分配導管２８に固定するために使用される。プレート７０は、分配出口３０の幅にわたって横方向軸６０に実質的に沿って延在している。
【００８７】
分配出口３０を画定する分配導管２８の部分は、分配出口３０のサイズおよび／または形状を局部的に変えるために調整可能な調整ボルト７４、７５によってなど、その形状が横方向の機械に直交方向６０におけるその幅に沿って可変であるように適合されるように、弾性的に可撓性の材料から作製される。
【００８８】
コーティング用ポリマー
本発明に用いられるコーティング組成物は、バインダーとしてのポリマーを含む。具体的には、ポリマーは、合成ラテックス（すなわち、１種以上のモノマーの乳化重合により調製されたポリマー粒子の水性分散液）である。ポリマーコーティングのポリマーは、表紙シートと石膏コアとの間で表紙シートの内側表面全体に配設されており、ポリマーコーティングの少なくとも一部は、表紙シートの内側表面から表紙シートの一部分を通って浸透するが、石膏コアには浸透しない。ポリマーコーティングは、水と、アクリル、スチレンアクリル、アクリル酸エステル、ビニルアクリル、塩化ビニルアクリル、スチレンアセテートアクリル、エチレンポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル、スチレンブタジエン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるラテックスポリマーと、界面活性剤と、を含む水性エマルジョンまたは分散液を含む。好ましくは、ラテックスバインダーには、エチレン酢酸ビニルおよび／またはヒドロキシエチルセルロースが存在しない。
【００８９】
好ましくは、ラテックスポリマーは、スチレン−ブタジエンラテックス、スチレンアクリルポリマーまたはアクリル酸エステルポリマーから選択される。好ましくは、結合剤のガラス転移温度は、約−１０℃〜約３０℃、より好ましくは約５〜約３０℃、より好ましくは約１０〜約２０℃の範囲である。
【００９０】
ポリマーコーティングには、鉱物充填剤が存在しない。ポリマーコーティングには、石膏が存在しない。ポリマーコーティングには、炭酸カルシウムが存在しない。ポリマーコーティングには、炭酸マグネシウムが存在しない。ポリマーコーティングには、顔料が存在しない。
【００９１】
一般に、ポリマーは、３０ミル以下の厚さを有するポリマーコーティングを形成する量と等しい量で塗布される。この深さは、ポリマーが紙シートに浸透する深さを含まない。したがって、３０ミルのコーティングの量と等しい量が塗布されるが、全てまたは実質的な部分が紙に吸収され、紙から延在するコーティングは実質的に３０ミル未満である。したがって、ポリマーは、紙の中に１０〜２０ミルの深さまで浸透することができる。
【００９２】
コーティング組成物は、噴霧コーティング、浸漬コーティング、リル塗布、フリージェット塗布、ブレード計量、ロッド計量、計量膜プレスコーティング、エアナイフコーティング、カーテンコーティング、フレキソ印刷、およびロールコーティングからなる群から選択される少なくとも１つの方法によって、板製造ライン上で塗布される。
【００９３】
合成ラテックスを調製するための方法は当該技術分野において周知であり、これらの手順のいずれかが使用され得る。ラテックスは、典型的には１〜５５重量％のバインダー（ポリマー）および水を有する。いくつかのラテックスはまた、充填剤を有する。
【００９４】
ラテックスの最終粒子サイズは、３０ｎｍ〜１５００ｎｍで変動することができる。
【００９５】
分散剤
分散剤は、石膏とともに使用して水及び硫酸カルシウム半水和物の混合物を流動化する助けになることで知られており、流動性スラリーの作製に必要な水が削減される。
【００９６】
スラリーは、典型的には、ポリナフタレンスルホネートなどの分散剤を含有する。ポリナフタレンスルホネート分散剤は、周知であり、比較的安価であるが、有効性が限られている。ポリナフタレンスルホネートは、デンプン、発泡剤、及び粘土との良好な相溶性を有する。ポリナフタレンスルホネートの製造工程は、ナフタレンを硫酸でスルホン化してｂ−ナフタレンスルホン酸を製造すること、ｂ−ナフタレンスルホン酸をホルムアルデヒドと縮合させてポリメチレンナフタレンスルホン酸を製造すること、ポリメチレンナフタレンスルホン酸を水酸化ナトリウムまたは別の水酸化物で中和することという反応ステップを含む。反応条件に応じて、異なる特性を有する製品が得られる。
【００９７】
Ｇａｉｄｉｓらに対する米国特許第４，４６０，７２０は、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のポリナフタレンスルホネート−ホルムアルデヒドまたはアルカリ金属リグノスルホネートもしくはアルカリ土類金属リグノスルホネートまたはその混合物と組み合わせた低分子量アルカリ金属ポリアクリレートから形成されたポートランド系組成物のための超可塑剤セメント混和剤を開示している。
【００９８】
米国特許第５，７１８，７５９は、ベータ焼き石膏とセメントとの混合物にシリケートを添加することを開示している。その例では、リグノスルフェートまたはナフタレンスルホネートが減水剤として使用されている。シリケートを含むポゾラン材料の添加により、エトリンガイトの形成による膨張を減少させるものと認められている。この組成物は、裏打ち板、床下敷、道路補修材料、防火材料、及び繊維板等の建築材料の使用に提案されている。
【００９９】
Ｌｉｕらの米国特許第７，７６７，０１９は、分散剤として使用するための分岐状ポリカルボキシレートの実施形態を開示している。
【０１００】
縮合リン酸から選択される増強材料
好ましくは、組成物はまた、その各々が２つ以上のリン酸単位を含む縮合リン酸、及びその各々が２つ以上のホスフェート単位を含む縮合ホスフェートの塩またはイオンから選択される増強材料も含有する。増強材料は、好ましくは、その各々が１つ以上のリン酸単位を含むリン酸、その各々が２つ以上のホスフェート単位を含む縮合ホスフェートの塩またはイオン、オルトホスフェートの一塩基性塩または一価イオンからなる群から選択される。増強材料は、形成された凝固石膏の永久変形に対する耐性を高める。さらに、いくつかの増強材料（例えば、以下の塩またはそのアニオン性部分、トリメタリン酸ナトリウム（本明細書ではＳＴＭＰとも呼ばれる）、６〜２７の反復ホスフェート単位を有するヘキサメタリン酸ナトリウム（本明細書ではＳＨＭＰとも呼ばれる）、及び１０００〜３０００の反復ホスフェート単位を有するポリリン酸アンモニウム（本明細書ではＡＰＰとも呼ばれる）は、サグ耐性のより大きな増加等の好適な利益を提供する。また、ＡＰＰは、ＳＴＭＰ濃度のわずか４分の１で添加した場合でも、ＳＴＭＰによって提供されるものと同等のサグ耐性を提供する。
【０１０１】
典型的には、これは、凝固石膏含有製品を製造するために使用される焼き石膏及び水の混合物にトリメタリン酸イオンを添加することによって達成される。
【０１０２】
焼き石膏
本明細書で使用される用語「焼き石膏」は、アルファ硫酸カルシウム半水和物、ベータ硫酸カルシウム半水和物、水溶性硫酸カルシウム無水物、またはそれらの任意のまたは全ての混合物を意味することを意図し、用語「凝固石膏」及び「水和石膏」は、硫酸カルシウム二水和物を意味することを意図している。混合物中の水は焼き石膏と自然に反応して凝固石膏を形成する。
【０１０３】
本発明に用いられる焼き石膏は、先行技術の対応する実施形態において有用であると一般的に判明している形態及び濃度であり得る。アルファ硫酸カルシウム半水和物、ベータ硫酸カルシウム半水和物、水溶性硫酸カルシウム無水物、またはそのいずれかもしくは全てが、天然源または合成源からのものであり得る。いくつかの好適な実施形態では、アルファ硫酸カルシウム半水和物は、比較的高い強度を有する凝固石膏の収率のために用いられる。他の好適な実施形態では、ベータ硫酸カルシウム半水和物またはベータ硫酸カルシウム半水和物と水溶性硫酸カルシウム無水物との混合物が用いられる。
【０１０４】
水
水は、流動性スラリーを作製する任意の量でスラリーに添加される。使用する水の量は、それを使用する用途、使用する正確な分散剤、スタッコの特性、及び使用する添加剤によって大きく変化する。壁板での水のスタッコとの重量比（「ＷＳＲ」）は、０．１〜１．５：１、好ましくは０．２〜０．８：１、より好ましくは０．４〜０．８：１である。
【０１０５】
スラリーを作製するために使用する水は、スラリー及び凝固プラスターの両特性の最良な制御のために実用的な純度であるべきである。塩及び有機化合物は、スラリーの凝固時間を改変することで周知であり、促進剤から凝固抑制剤まで幅広く変化する。いくつかの不純物は、二水和物結晶のインターロッキングマトリクスが形成するときに構造の不規則性をもたらし、凝固製品の強度を低下させる。したがって、製品の強度及び一貫性は、できる限り汚染物のない水の使用によって増強される。
【０１０６】
添加剤
他の従来の添加物、例えば、水性発泡体、凝固促進剤、凝固遅延剤、再石灰化抑制剤、結合剤、接着剤、レベリングまたは非レベリング剤、増粘剤、殺菌剤、防カビ剤、ｐＨ調整剤、着色剤、補強材、難燃剤、撥水剤、充填剤、およびそれらの混合物などが本発明の実行において、所望の特性を付与するため、かつ製造を容易にするために通例の量で使用することができる。
【０１０７】
石膏スラリーはまた、任意選択で、スラリーを流動化するための分散剤の能力を向上させて、その有効性を改善する１つ以上の改変剤も含む。本明細書で使用する２つの反復単位分散剤は、特に、改変剤の影響を受けやすい可能性がある。好適な改変剤には、セメント、生石灰または酸化カルシウムとしても知られている石灰、水酸化カルシウムとしても知られている消石灰、炭酸ナトリウムとしても知られているソーダ灰、ならびに他のカルボネート、シリケート、ホスホネート、ホスフェートが含まれる。改変剤の用量は、使用する改変剤及びそれを使用する用途に応じて、０．０５％〜約１％である。改変剤及びその使用に関する追加の情報は、参照により本明細書に組み込まれ、「Ｍｏｄｉｆｉｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｓｌｕｒｒｉｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  Ｔｈｅｍ」と題する、米国特許出願公開第２００６／０２８０８９８（Ａ１）号に見られる。
【０１０８】
好ましくは、改変剤及び分散剤は、半水和物の添加前に混合機水に添加される。改変剤及び分散剤の両方が乾燥形態である場合、それらを相互に予めブレンドし、スタッコに添加することができる。この一連の添加によって、分散剤の有効性がより向上する。スタッコ組成物に分散剤及び改変剤を添加するための方法は、参照により組み込まれ、「Ｍｏｄｉｆｉｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｓｌｕｒｒｉｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  Ｔｈｅｍ」と題する、米国特許出願公開第２００６／０２８０８９８（Ａ１）に詳細に開示されている。米国特許出願公開第２００６／０２８０８９８（Ａ１）の段落番号［００２２］〜［００２３］は、以下の、ポリカルボキシレート分散剤の添加によって、スラリーを作製するために使用される水の量の減少が達成されること、を開示している。分散剤は硫酸カルシウムに結合し、次いで、骨格上の荷電基およびポリマーの分岐上の側鎖が互いに反発し、石膏粒子を広げ容易に流動させる。スラリーの流動がより容易になると、水の量を減らすことができ、依然として流動性流体を得ることができる。一般に、水分を減少させると、製品強度が増加し、乾燥コストが低下する。
【０１０９】
石膏スラリーを入れる特定の用途に典型的な追加の添加剤もスラリーに添加される。水和反応が発生する速度を改変するために、凝固遅延剤（最大約２ポンド／ＭＳＦ（９．８ｇ／ｍ２））または乾燥促進剤（最大約３５ポンド／ＭＳＦ（１７０ｇ／ｍ２））が添加される。硫酸カルシウム促進剤（「ＣＳＡ」）は、５％の糖と共粉砕した９５％の硫酸カルシウム二水和物を含む凝固促進剤であり、２５０°Ｆ（１２１℃）に加熱されて、砂糖をカラメル化する。ＣＳＡは、ＵＳＧ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈａｒｄ，Ｏｋｌａ．の工場から入手可能であり、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第３，５７３，９４７号に従って作製されている。硫酸カリウムは、別の好適な促進剤である。ＨＲＡは、硫酸カルシウム二水和物１００ポンド当たり糖約５〜２５ポンドの比率で糖とともに粉砕した直後の硫酸カルシウム二水和物である。これは、米国特許第２，０７８，１９９号にさらに記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。これらはいずれも、好適な促進剤である。
【０１１０】
湿式石膏促進剤またはＷＧＡとして既知である別の促進剤も、好適な促進剤である。湿式石膏促進剤の使用及びその作製方法の説明は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４０９，８２５号に開示されている。この促進剤は、有機ホスホン化合物、ホスフェート含有化合物、またはそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの添加剤を含む。この特定の促進剤は、長寿命を呈し、かつ経時的にその有効性を維持するため、使用前に湿式石膏促進剤を作製、保管、さらに長距離輸送することができる。湿式石膏促進剤は、板製品の１０００平方フィート（２４．３〜３９０ｇ／ｍ２）当たり約５〜約８０ポンドの範囲の量で使用される。
【０１１１】
石膏スラリーは、最終製品の１つ以上の特性を改変するための添加剤を含んでもよい。添加剤は、当該技術分野において既知である様式及び量で使用される。濃度は、最終板パネル（「ＭＳＦ」）の１０００平方フィート当たりの量で報告される。でんぷんは、紙の結合を高め、かつ製品を強化するために、約３〜約２０ポンド／ＭＳＦ（１４．６〜９７．６ｇ／ｍ２）の量で使用される。ガラス繊維は、任意選択で、少なくとも１１ポンド／ＭＳＦ（５４ｇ／ｍ２）の量でスラリーに添加される。最大１５ポンド／ＭＳＦ（７３．２ｇ／ｍ２）の紙繊維も、スラリーに添加される。ワックスエマルジョンは、最終石膏板パネルの耐水性を改善するために、最大９０ポンド／ＭＳＦ（０．４ｋｇ／ｍ２）の量で石膏スラリーに添加される。
【０１１２】
より軽量にするために凝固石膏含有製品に空隙を生じさせるために、発泡凝固石膏製品の調製に有用であることが知られている従来の発泡剤のいずれかを使用することができる。多くのこのような発泡剤は周知であり、商業的に容易に入手可能であり、例えば石鹸である。発泡体および発泡石膏製品を調製するための好適な方法は、米国特許第５，６８３，６３５号に開示されており、参照により本明細書に組み込まれる。発泡体を製品に添加する場合、ポリカルボキシレート分散剤及び／またはポリナフタレンスルホネート（使用する場合）を、任意選択で、ゲージ水と発泡水との間で分配するか、または硫酸カルシウム半水和物に添加する前に、２つの異なる分散剤をゲージ水及び発泡水中で使用する。この方法は、参照により本明細書に組み込まれ、「Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ  ｉｎ  Ｗａｌｌｂｏａｒｄ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｆｏａｍ」と題する、米国特許出願公開第２００６／０２７８１２８（Ａ１）号に開示されている。
【０１１３】
壁板への他の潜在的な添加剤として、カビ、白カビ、または真菌の増殖を減少させるための殺生物剤がある。選択された殺生物剤及び壁板の意図された使用に応じて、殺生物剤は、被覆、石膏コア、またはその両方に添加され得る。殺生物剤の例として、ホウ酸、ピリチオン塩、及び銅塩が挙げられる。殺生物剤は、被覆または石膏コアのいずれかに添加することができる。使用する場合、殺生物剤は、５００ｐｐｍ未満の量で被覆中に使用される。
【０１１４】
さらに、石膏組成物は、任意選択で、アルファ化デンプンまたは酸修飾デンプン等のデンプンを含むことができる。アルファ化デンプンを含めると、凝固及び乾燥石膏キャストの強度が増加し、水分が増加した条件下（例えば、水の焼き石膏に対する比の上昇に関して）での紙の剥離のリスクが最小化または回避される。当業者は、生デンプンをアルファ化する方法、例えば、生デンプンを少なくとも約１８５°Ｆ（８５℃）の温度で水中加熱すること、または他の方法などを理解する。アルファ化デンプンの適切な例として、Ｌａｕｈｏｆｆ  Ｇｒａｉｎ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＰＣＦ  １０００デンプン、ならびにいずれもＡｒｃｈｅｒ  Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｍｉｄｌａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＡＭＥＲＩＫＯＲ  ８１８デンプン及びＨＱＭ  ＰＲＥＧＥＬデンプンが挙げられるが、これらに限定されない。アルファ化デンプンを含める場合、アルファ化デンプンは、任意の適切な量で存在する。例えば、アルファ化デンプンを含める場合、アルファ化デンプンは、凝結石膏組成物の約０．５重量％〜約１０重量％の量で存在するように、凝固石膏組成物の形成に使用する混合物に添加され得る。ＵＳＧ９５（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）等のデンプンも、コア強度のために任意選択で添加される。
【０１１５】
製品の特定の特性を改変するために、必要に応じて、他の既知の添加剤を使用してもよい。デキストロース等の糖は、板の端部での紙の結合を改善するために使用される。ワックスエマルジョンまたはポリシロキサンは、耐水性のために使用される。剛性が必要な場合は、一般にホウ酸が加えられる。難燃性は、バーミキュライトの添加によって改善され得る。これら及び他の既知の添加剤は、本スラリー及び壁板配合物中において有用である。
【０１１６】
石膏板を製造するための組成物及び方法にでは、組成物は、焼き石膏（硫酸カルシウム半水和物）、水、直鎖ポリカルボキシレート分散剤、トリメタホスフェートイオン、及びアルファ化デンプンの混合物を含む。
【０１１７】
発泡剤
より軽量にするために発泡剤を用いて凝固石膏含有製品に空隙を生じさせる本発明の実施形態では、発泡凝固石膏製品の調製に有用であることが知られている従来の発泡剤のいずれかを使用することができる。発泡剤の好適な範囲は、約０．２ポンド／ＭＳＦ〜約１．５ポンド／ＭＳＦである。多くのこのような発泡剤は周知であり、商業的に容易に入手可能であり、例えば石鹸である。有用な発泡剤のさらなる説明については、例えば、米国特許第４，６７６，８３５号、同第５，１５８，６１２号、同第５，２４０，６３９号、及び同第５，６４３，５１０号、ならびに１９９５年６月２２日に公開されたＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ９５／１１６５１５号を参照されたい。
【０１１８】
多くの場合、強度を維持するのを助けるために石膏製品に比較的大きな空隙を形成することが好適である。これは、焼き石膏スラリーと接触したときに比較的不安定な発泡体を生成する発泡剤を用いることによって達成され得る。好ましくは、これは、比較的不安定な発泡体を生成することで知られている大量の発泡剤を、比較的安定な発泡体を生成することで知られている少量の発泡剤とブレンドすることによって達成される。
【０１１９】
このような発泡剤混合物は、「オフライン」、すなわち、発泡石膏製品を調製する工程とは別々に予めブレンドされ得る。しかしながら、このような発泡剤を、工程の一体的な「オンライン」部分として同時にかつ連続的にブレンドすることが好ましい。これは、例えば、異なる発泡剤の別々の流れをポンプ輸送し、水性発泡体の流れを生成するために用いられる発泡体発生器で、またはその直前で流れを一緒にすることによって達成され、次いで、水性発泡体は、焼き石膏スラリーに挿入され、それと混合される。このようにブレンドすることにより、ブレンド中の発泡剤の比率を簡単かつ効率的に調整して（例えば、別々の流れの一方または両方の流速を変えることによって）、発泡凝結石膏製品の所望の空隙特性を達成することができる。このような調節が必要か否かを決定するための最終製品の審査に応じて、このような調節は行われる。このような「オンライン」ブレンド及び調整のさらなる説明は、米国特許第５，６４３，５１０号及び米国特許第５，６８３，６３５号に記載されている。
【０１２０】
不安定な発泡体を生成するのに有用な１つの種類の発泡剤の例は、式ＲＯＳＯ３−Ｍ＋を有し、式中、Ｒは、２〜２０個の炭素原子を含有するアルキル基であり、Ｍは、陽イオンである。好ましくは、Ｒは、８〜１２個の炭素原子を含有するアルキル基である。安定な発泡体を生成するのに有用な１つの種類の発泡剤の例は、式ＣＨ３（ＣＨ２）ｘＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｙＯＳＯ３−Ｍ＋を有し、式中、Ｘは、２〜２０の数であり、Ｙは、０〜１０の数であり、かつ発泡剤の少なくとも５０重量％において０より大きく、Ｍは、陽イオンである。これらの発泡剤のブレンドも用いてもよい。
【０１２１】
本発明のいくつかの好適な実施形態では、水性発泡体は、式ＣＨ３（ＣＨ２）ｘＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｙＯＳＯ３−Ｍ＋を有する予めブレンドされた発泡剤から生成されており、
式中、Ｘは、２〜２０の数であり、Ｙは、０〜１０の数であり、かつ発泡剤の少なくとも５０重量％において０より大きく、Ｍは、陽イオンである。好ましくは、Ｙは、この発泡剤の８６〜９９重量％において０である。
【０１２２】
以下の実施例は、本発明のいくつかの好適な実施形態をさらに説明し、それらを本発明の範囲外の方法及び組成物と比較するために提示される。他に指定のない限り、組成物及び混合物中の材料の濃度は、存在する焼き石膏の重量に基づいて、重量％で与えられる。
【０１２３】
実施例１
この研究では、ネイルプルを向上させるために、乾式壁の表紙をポリマーエマルジョンの薄層でコーティングすることの実現可能性を探究する。ポリマーは、セメント系製品用の混和剤として、または強度、接着性および耐水性を向上させるために異なる基材上のコーティングおよび下塗り用のバインダーとして使用され、耐久性および耐水性を向上させるために内装塗装または外装塗装を配合するのに使用される。本発明のこれらのポリマー全ては、３０℃未満のガラス転移温度を有する。比較ポリマーエマルジョンＤは、３０℃を超えるガラス転移温度を有するポリマーを含んでいた。
【０１２４】
被験組成物を表１に列挙する。これらはラテックスである。
【０１２５】
【表１】
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【０１２６】
異なるポリマーエマルジョンを迅速にスクリーニングする方法として、そのポリマーを用いて１／２インチ石膏乾式壁板の表面をコートした。板を６インチ×６インチ断片に切断し、各ポリマーを塗装ローラを用いて６つの断片にコーティングした。湿潤（水を含む）ベース上に塗布されたポリマーコートの量は、板サンプルの初期重量およびコーティング直後の重量を測定することによって決定され、全ての場合においてポリマーの量は１０〜１２ｌｂ／ＭＳＦであることが判明した。板試料を室温で一晩乾燥させた。全ての被験ポリマーは、自己架橋によって硬化して、透明な硬質膜を形成する。４つのネイルプルデータポイントを各サンプルについて得た。
【０１２７】
図８は、板表面を表１の異なるポリマーでコーティングすることによる実施例１のネイルの増加を示す。１０〜１２ｌｂ／ＭＳＦコートを塗装ローラを用いて塗布した。そこで１／２ＳＲＵＬ板を対照として使用し、対照板のネイルプルは７９ｌｂｆであった。特に図９は、ネイルプルが７９±３を有する対照（コーティングされていない板）と比較した、コーティングによるネイルプルの向上を示す。結果は、全ての被験ポリマーがネイルプルの向上を示した。しかしながら、比較ポリマーエマルジョンＤは、本発明のポリマーのエマルジョンほど有効ではなかった。
【０１２８】
実施例２
ビニル−アクリルコポリマーエマルジョンＢを、さらなる研究のために選択した。塗布されたコーティングの量の効果を研究するために、異なる板試料に、高圧噴霧ガンを用いてビニル−アクリルコポリマーエマルジョンＢを噴霧した。ネイルプル対塗布されたコートの重量の結果を図９に示す。結果は、研究範囲内に塗布されたコートの量によってネイルプルが直線的に増加し、ネイルプルを１０ｌｂｆ増加させるために約１２ｌｂ／ＭＳＦのポリマーが必要であることを示している。ネイルプル（ネイルプル耐性としても知られている）をＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１５方法Ｂに準拠して試験した。
【０１２９】
ポリマーを高圧噴霧ガンを用いて噴霧した。ポリマーコートの厚さは、硬化したときに約０．００４インチであることがわかった。ビニル−アクリルコポリマーエマルジョンＢ中の固形分は約５５％であり、これは、ポリマーが硬化、乾燥する際、ポリマーが乾燥した後の板の重量が約７ポンド増加することを意味するとの言及が必要である。このネイルプルの改善は見込みがある。
【０１３０】
実施例３
作製された実験石膏板を作製し、ネイルプル試験を行った。ネイルプル（ネイルプル耐性としても知られている）をＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１５方法Ｂに準拠して試験した。
【０１３１】
表紙のコア面をスラリーを鋳型に注ぐ数秒前にコーティングした。コーティング重量は、約１０〜２０ｌｂ／ＭＳＦであり、各データポイントは、９インチ×９インチ実験板から得られた８つのネイルプル読み取り値の平均である。図１０は、ポリマーコーティングされた紙を有する対照板および板の異なる実験石膏板重量における、ビニル−アクリルコポリマーエマルジョンＢコーティングのネイルプルへの影響を示す。使用されたポリマーエマルジョンの量は１５〜２０ｌｂ／ＭＳＦの範囲であった。ポリマーエマルジョンの固体（ポリマー）含有量は、ポリマーエマルジョンの約２５〜５５重量％であった。
【０１３２】
図１０は、コートが表紙のコア面に塗布された際、コーティングは全ての板重量でネイルプルを６〜７ｌｂｆ向上させたことを示す。対照的に、図１０は、このポリマー量で紙の上面をコーティングすることにより、ネイルプルを１０〜１４ｌｂｆ増加させることを示した。
【０１３３】
実施例４
被験ポリマーは、３０℃未満のガラス転移温度を有していた。具体的には、ビニル−アクリルコポリマーエマルジョンＢは、１９℃のガラス転移温度を有していた。ビニル−アクリルコポリマーエマルジョンＢ中の固形分は約５５％であり、これは、ポリマーが硬化、乾燥する際、ポリマーが乾燥した後の板の重量が約７ポンド増加することを意味する。
【０１３４】
裏紙を剥離した板（発泡石膏コアスラリーから作製された発泡石膏層）を用いて試験を行った。（石膏コアスラリーの密度と比較して）比較的高密度の石膏スラリーを１／２インチの石膏乾式壁配合物を用い、しかし１．４７の水対スタッコの重量比（「ＷＳＲ」）の使用および泡なしで作製して、立方フィート当たり４５ポンドの乾燥密度を得た。
【０１３５】
凝固した発泡石膏スラリーから得られた発泡石膏コア層は、１５〜５５ポンド／立方フィートの密度および３０〜９０体積パーセントの範囲の全空隙体積を有していた。比較的高密度の石膏スラリーを凝固させることによって得られた比較的高密度の石膏の凝固層内の好適な空気は、できるだけ少ない。これらの実施例について、全空隙体積の測定は行われなかった。しかしながら、実施例の温度／圧力において、比較的高密度の石膏の凝固層の最大空気含有量（全空隙体積）は、約１５〜２０体積パーセントであったであろう。
【０１３６】
０．０２５インチの厚さのテンプレートを、露出した板の表面上に置いた。次いで、高密度の石膏スラリーをテンプレートに注ぎ、過剰量の高密度の石膏スラリーを除去した。次いで、ポリマーでコーティングされた結合面を有する紙を高密度の石膏層上に置き、スラリーが完全に凝固するまで約１０分間その上に重りを置いた。この実験を、コーティングされていない紙（対照）およびコーティングされた紙（結合面１０ｌｂ／ＭＳＦコーティング）について行った。図１１に示すように、対照板のネイルプル値は８２ｌｂｆであった。コーティングされた紙を有する板の結果は、９３ｌｂｆの平均ネイルプル値を示した。このことは、発泡したコアの大きな表面積が予想したネイルプル値よりも低いことの原因であることを示した。したがって、薄い高密度の石膏層が使用される場合、ポリマーが紙の外面にコーティングされるときに達成されるように、ポリマーが紙の結合面上にコーティングされるときに、同じ約１０ｌｂｆのネイルプル向上が起こる。
【０１３７】
図１１は、実験室製の比較的高密度の石膏層を用いて、表紙の結合面をビニル−アクリルコポリマーエマルジョンＢでコーティングすることが、ネイルプルに与える影響を示す。これらの結果は、板製造プロセス中に表紙の結合面をコートすることが可能であるが、最大のネイルプル向上を得るために、その上に非発泡層があるべきであることを示している。
【０１３８】
図１１の結果は、対照サンプルである石膏パネルが、８２のネイルプルを有し、１０ｌｂ／ＭＳＦのアクリルポリマーでコーティングされた紙を有するパネルは、９３のネイルプルを有していた。
【０１３９】
対照的に、表２は、５０重量％のポリマーを、比較的高密度の石膏スラリー層中により多い用量で使用した場合、ネイルプルの値が有意に低かったことを示している。
【０１４０】
【表２】
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【０１４１】
その上、コア中への２０重量％のポリマー（すなわち、ポリマーエマルジョンの約２５０ｌｂ／ＭＳＦ）の使用ではネイルプル強度は向上しなかったことが判明した。エマルジョンの固体（ポリマー）含有量はポリマーエマルジョンの約２５〜５５重量％であった。
【０１４２】
したがって、このデータは、紙をコーティングすることは、比較的高密度のスラリー層中にポリマーを添加するよりも効率的であるということを示す。
【０１４３】
本発明は、上に提供された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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